Funcionamiento de una Passivhaus Conceptos clave

El funcionamiento de una vivienda Passivhaus o casa pasiva se fundamenta en una alta exigencia de diseño, técnica y constructiva a nivel energético que se basa en los siguientes conceptos clave.

 

Los criterios de diseño de una vivienda Passivhaus o casa pasiva se basan en una adecuada combinación y optimización de los siguientes aspectos fundamentales.

 

Diseño

Compacidad

La compacidad se define como el cociente entre la superficie envolvente exterior y el volumen que encierra. Una alta compacidad reduce las pérdidas energéticas del edificio. Sin embargo, la compacidad no debe ser un imperativo que perjudique la calidad arquitectónica de los edificios y de su entorno urbano. El argumento energético es sólo uno de los diversos factores que lleva a una arquitectura de calidad.

 

Orientación

La orientación del edificio afecta a la demanda energética a través del impacto de la radiación solar y del viento sobre la envolvente. Una buena orientación permite el aprovechamiento de la energía solar gratuita para la calefacción pasiva en invierno.

Una buena orientación adquiere especial importancia en climas con una alta radiación solar como puede ser el caso de gran parte de latinoamérica.

 

La radiación solar es la fuente pasiva de calefacción en invierno pero se convierte en un inconveniente en verano. La protección solar nos permite optimizar los huecos del edificio para maximizar las ganancias solares en invierno y minimizarlas en verano.

Reflectividad solar aumentando la reflectividad de las superficies exteriores se disminuye la absorción de la radiación solar disminuyendo así la demanda de refrigeración en verano.

 

Protección solar

Aislamiento

térmico

Un buen aislamiento térmico continuo en la envolvente térmica siguiendo la “regla del marcador” mejora el comportamiento térmico del edificio especialmente en invierno, cuando la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior es mayor, impidiendo la transmisión de calor hacia el exterior.

En función del clima, el objetivo es optimizar el espesor del aislamiento térmico hasta encontrar el punto de inflexión, a partir del cual el aumento de grosor es muy poco relevante para la mejora de la eficiencia energética.

La idea de que un aislamiento excesivo perjudica el comportamiento térmico de los edificios en verano, debido a la dificultad de disipar el calor absorbido durante el día, se contrarresta con el resto de estrategias pasivas enfocadas al verano: disminución de ganancias solares con una orientación y protección solar adecuadas y una buena ventilación nocturna.

 

Inercia

térmica

La inercia térmica es la capacidad de un elemento constructivo en contacto directo con el aire de absorber y almacenar una cantidad determinada de energía hasta alcanzar un punto de saturación en el que el flujo energético se invierte y la energía vuelve a fluir desde el elemento constructivo hacia el aire.

Desde este punto de vista, se puede considerar la inercia térmica como un gestor de energía que actúa como una batería. La optimización de esta batería, cargándose con la radiación solar y las ganancias energéticas internas y descargándose durante la noche de forma natural (ventilación cruzada) o artificial, nos ayuda a una regulación térmica que puede resultar muy favorable mejorar para el confort interior y reducir el consumo energética.

Sin embargo, la inercia térmica puede ser desfavorable dependiendo de la severidad climática y de los usos que estén previstos en el edificio.

 

Los puentes térmicos son lugares de geometría lineal o puntual del cerramiento exterior donde el flujo de energía es más grande respecto a la superficie "normal" del cerramiento. Estos puentes térmicos perjudican la eficiencia energética del elemento constructivo y aumentan el riesgo de condensaciones intersticiales y moho superficial.

El estándar Passivhaus garantiza la máxima continuidad de la envolvente exterior minimizando los puentes térmicos.

 

Ausencia

de puentes térmicos

Alta calidad

de ventanas

El estándar Passivhaus establece una serie de criterios muy rigurosos respecto a las ventanas, debido a que es el elemento constructivo más débil energéticamente de la piel del edificio. Se utilizan ventanas con doble o triple vidrio rellenas de gas noble, dependiendo del clima, combinadas con carpinterías de altas prestaciones térmicas.

El vidrio utilizado es un bajo emisivo, para reflejar el calor del interior del edificio en invierno, y mantenerlo en el exterior en verano.

Se emplean vidrios con un factor solar muy alto, cociente entre la radiación solar a incidencia normal que se introduce en el edificio a través del vidrio y la que se introduciría si el acristalamiento se sustituyese por un hueco transparente, para garantizar un máximo aporte solar en invierno.

Esta selección del vidrio se contrarresta con estrategias pasivas como la protección solar para conseguir un alto confort en verano.

 

Ventilación controlada

La ventilación controlada puede ser según el clima, o de simple flujo (clima suave) o de doble flujo (clima extremo), con una recuperación de calor que consiste en recuperar gran parte de la energía que sale hacia fuera a través de la ventilación cuando renovamos el aire utilizado, de malas características higiénicas, para pre-acondicionar el aire fresco del exterior. Para minimizar la demanda energética del edificio, se establece según el estándar Passivhaus una renovación de aire aproximadamente del 30% del volumen de los espacios interiores (en verano puede ser algo mayor).

La función primordial de la ventilación es asegurar la calidad higiénica de los espacios interiores y garantizar la extracción al exterior de agentes que pueden ser nocivos para el cuerpo humano o el edificio como CO2 y otros gases nocivos como el radón, vapor de agua, componentes orgánicos volátiles (COV) y olores de la actividad humana.

La ventilación mecánica controlada nos proporciona una mayor calidad del aire en el interior al tratarse de una ventilación constante y a que filtra el 90% de los pólenes y de las partículas nocivas que se puedan encontrar en el aire, especialmente en grandes ciudades con altos niveles de contaminación.

 

Hermeticidad

Puesto que un edificio Passivhaus tiene un aislamiento térmico muy alto, las juntas constructivas deben tener muy pocas pérdidas de infiltración de aire. Las infiltraciones forman parte de las pérdidas energéticas no deseadas y no controladas por ventilación y provocan un flujo de aire caliente en invierno hacia el exterior del edificio durante el invierno y hacia el interior durante el verano.

La hermeticidad al aire es un aspecto clave dentro del estándar Passivhaus que repercute de manera importante en la eficiencia energética del edificio, garantizando el correcto funcionamiento y el rendimiento de la ventilación de doble flujo con recuperación de calor. Además del aspecto energético, las infiltraciones de aire exterior generan disconfort y un movimiento de aire húmedo a través de los cerramientos, aumentando el riesgo de condensaciones intersticiales y moho superficial. La hermeticidad puede comprobarse con el llamado test de Blower-Door (prueba de presurización). Consiste en un ventilador colocado en una puerta o ventana exterior creando una diferencia de presión de 50 Pa. La envolvente exterior del edificio debe tener un resultado de la prueba de la presurización según EN 13829 inferior a 0.6 renovaciones de aire por hora (valor de estanqueidad 50 Pa).

 

Ventilación natural cruzada nocturna

en verano

La ventilación natural resulta crucial para los edificios Passivhaus en zonas cálidas.

Durante el verano, la ventilación natural nocturna resulta muy eficaz para disipar el calor absorbido durante el día. Este tipo de ventilación resulta más favorable en zonas climáticas donde las temperaturas nocturnas descienden considerablemente con respecto a las temperaturas durante el día.

 

El cumplimiento del estándar Passivhaus se basa en el modelado con el software de cálculo PHPP (Passive House Planning Package) del edificio. El cumplimiento de los requisitos del estándar Passivhaus se consigue a través de la optimización del balance energético del edificio (relación entre ganancias y pérdidas) con herramienta de cálculo PHPP.

Modelización energética

de ganancias

y pérdidas